弹簧有限元分析.pdf

文档介绍：1 前言
气门弹簧作用是使气门自动回位关闭，并保证气门与气门座的紧密结合。另外,
还用于吸收气门在开闭过程中各传动零件所产生的惯性力，以防止各传动件彼此
分离 而破坏配气机构正常工作。气门弹簧承受着频繁的交1 前言
气门弹簧作用是使气门自动回位关闭，并保证气门与气门座的紧密结合。另外,
还用于吸收气门在开闭过程中各传动零件所产生的惯性力，以防止各传动件彼此
分离 而破坏配气机构正常工作。气门弹簧承受着频繁的交变载荷。为保证可靠地
工作，气门弹簧应有合适的弹力、足够的强度和抗疲劳强度。所以对气门弹簧的
刚-强度 进行分析具有重要意义。
为提高气门弹簧的强度和抗疲劳强度以及防止共振和颤振现象，气门弹簧越来
越多地选用非线性变刚度螺旋弹簧，能有效的防止气门弹簧共振的发生。与普通
圆柱螺 旋弹簧不同的是，变刚度圆柱螺旋弹簧的刚度随载荷的增加而增加。目前，
可以通过变节距、变中径和变簧丝直径三种方式来获得变刚度圆柱螺旋弹簧。本
文对某型 号的变节距螺旋弹簧进行了有限元分析。
2 模型建立
某型号的气门弹簧的 CAD 图，如图 1 所示。在 Pro-E 中建立起弹簧的几何模型，同时，为了更真实的模拟实际情况，还建立
了弹簧底座的实体模型。根据 CAD-CAE 之间接口无缝导入 ANSYSWorkbench。用
SOLID186 单元剖分网格，进气门弹簧的模型见图 2。3 边界条件由于排气行程较进气行程小，所以这里只对进气门弹簧的刚度和强度进行分析。
在下弹簧座底面上约束所有线位移，在上弹簧座顶面上沿纵向施加强迫位移，对
进气门弹簧的刚-强度进行分析。
4 有限元分析结果
刚度分析
通过图 4 可以看出，随着进气门弹簧压缩量的增加，弹簧的支反力是以非线性
的形式逐渐增加的。这主要是考虑了弹簧的自接触的因素，弹